ОПТИМИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕЗОНАТОРА Российский патент 2010 года по МПК H05H1/24 F02P3/45 F02P5/145 

Настоящее изобретение касается питания резонатора напряжением, превышающим 200 В, с частотой, превышающей 1 МГц, и, в частности, питания резонаторов, используемых в системах управляемого зажигания.

Для применения в автомобильной системе зажигания с генерированием плазмы резонаторы, частота которых превышает 1 МГц, расположены на уровне свечи и питаются напряжением, превышающим 200 В, при силе тока, превышающей 10 А. Это применение требует использования радиочастотных резонаторов повышенной добротности и высоковольтного генератора, рабочая частота которого очень близка к резонансной частоте резонатора. Чем меньше разность между резонансной частотой резонатора и рабочей частотой генератора, тем выше коэффициент усиления резонатора (соотношение между его выходным напряжением и входным напряжением). Чем выше добротность резонатора, тем ближе должна быть рабочая частота генератора к его резонансной частоте.

На резонансную частоту влияют многие параметры: заводские дисперсии, температура в камере сгорания или в системе охлаждения, или различия в старении компонентов резонатора. Эти параметры имеют еще большее влияние в частном случае индуктивных свечей по причине близости между некоторыми компонентами резонатора и камерой сгорания. Поэтому очень сложно гарантировать коэффициент усиления резонатора.

Задачей настоящего изобретения является устранение этого недостатка. В связи с этим настоящим изобретением предлагается устройство управления питанием системы радиочастотного зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащее:

- интерфейс приема сигналов измерения рабочих параметров двигателя внутреннего сгорания;

- интерфейс выхода командного сигнала;

- модуль запоминающего устройства, сохраняющий в памяти отношения между сигналами измерения и частотой генерируемого командного сигнала;

- модуль, определяющий частоту генерируемого командного сигнала в зависимости от сигналов измерения, получаемых на интерфейсе приема, и отношений, сохраненных в модуле ЗУ;

- модуль, выдающий командный сигнал на определенной частоте на интерфейс выхода.

Объектом настоящего изобретения является также система питания системы радиочастотного зажигания, содержащая:

- вышеуказанное устройство управления;

- цепь питания, содержащая выключатель, управляемый командным сигналом устройства управления, при этом выключатель подает промежуточное напряжение на выход цепи питания по частоте, определенной командным сигналом.

Кроме того, объектом настоящего изобретения является система зажигания, содержащая:

- вышеуказанную систему питания;

- резонатор с резонансной частотой, превышающей 1 МГц, соединенный с выходом цепи питания и содержащий два электрода, при этом резонатор выполнен с возможностью генерирования плазмы между двумя электродами, когда на выход цепи питания подается напряжение высокого уровня.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схема системы зажигания, содержащей устройство управления в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 - схема устройства управления в соответствии с настоящим изобретением.

Настоящим изобретением предлагается устройство управления питанием системы радиочастотного зажигания двигателя внутреннего сгорания. Устройство управления учитывает сигналы измерения рабочих параметров двигателя внутреннего сгорания и определяет частоту генерируемого командного сигнала зажигания в зависимости от сохраненных в ЗУ отношений между сигналами измерения и частотой командного сигнала.

Устанавливая частоту командного сигнала в зависимости от рабочих параметров двигателя, эту частоту очень точно поддерживают в значении, близком к резонансной частоте резонатора. Таким образом, реализуют автоматическую подстройку частоты в открытом контуре.

На фиг.1 показана система 1 зажигания, содержащая устройство 2 управления в соответствии с настоящим изобретением. За исключением устройства 2 управления, примеры элементов представленной системы 1 зажигания подробно описаны в документе ЕР-А-1515594. Устройство 2 управления соединено с усилителем 3. Усилитель 3 соединен с затвором мощного полевого МОП-транзистора 4. Транзистор 4 выполняет функцию выключателя, управляемого командным сигналом устройства 2. Выключатель 4 предназначен для обеспечения подачи высокого уровня напряжения между контактами электродов на частоте, определенной командным сигналом. Между стоком транзистора 4 и массой соединен серийный резонатор 5. Резонатор 5 содержит резистор 51, последовательно соединенный с индуктором 52, и резистор 53, параллельно соединенный с конденсатором 54. Резисторы 51 и 53 являются эквивалентными сопротивлениями, зависящими от параметров индуктора 52 и емкости конденсатора 54. Электроды 7 и 8 зажигания соединены с контактами конденсатора 54. Между источником промежуточного напряжения и стоком транзистора 4 соединен резонирующий контур 6. Этот контур 6 содержит индуктор 61 и конденсатор 62.

На фиг.2 схематично показан пример устройства 2 управления в соответствии с настоящим изобретением. Устройство 2 управления содержит интерфейс 21 приема сигналов измерения рабочих параметров двигателя внутреннего сгорания. Среди измеряемых рабочих параметров двигателя можно указать температуру масла в двигателе, температуру охлаждающей жидкости, крутящий момент, режим двигателя, угол зажигания, температуру воздуха на впуске, давление на уровне коллектора, атмосферное давление или давление в камере сгорания. Эти типы измерений можно осуществлять известными специалистам средствами.

Предпочтительно устройство 2 содержит также интерфейс 22 приема сигналов измерения рабочих параметров системы питания, принимающий, например, измеренное значение напряжения на контактах электродов или измеренное значение промежуточного напряжения, подаваемого на контур 6.

Устройство 2 содержит модуль запоминающего устройства 26, в котором сохраняются отношения между сигналами измерения и частотой генерируемого командного сигнала. Эти отношения могут быть установлены в зависимости от результатов предварительных тестов. Модуль ЗУ 26 может запоминать отношения в виде функции, связывающей заранее определенные сигналы измерения с единой частотой командного сигнала. Например, можно экстраполировать линейную функцию или полиномиальную функцию в зависимости от результатов предварительных тестов на резонаторе, меняя различные учитываемые параметры. Модуль ЗУ может также запоминать отношения в виде многомерной таблицы, входными данными которой являются сигналы измерения.

Согласно упрощенной версии модуль 26 запоминает отношения, связанные с командной частотой в зависимости от измерения температуры вблизи резонатора 5 и измерений рабочих электрических параметров системы питания. Эти отношения могут быть установлены в зависимости от результатов предварительных тестов, отражающих влияние температуры на резонансную частоту резонатора 5.

Устройство 2 содержит модуль 25, определяющий частоту генерируемого командного сигнала в зависимости от полученных сигналов измерения и от отношений, сохраненных в запоминающем устройстве 26. Частота командного сигнала передается модулем 25 на модуль 27, выдающий командный сигнал на указанной частоте на выходной интерфейс 24. Модуль 27 является, например, генератором тактовых импульсов, выбираемым соответствующим образом специалистом.

Можно предусмотреть интерфейс 23 программирования, позволяющий принимать и исполнять команды изменений отношений или параметров резонатора, сохраненных в модуле ЗУ 26. Интерфейс 23 программирования может быть, например, интерфейсом беспроводной связи. Таким образом, можно предусмотреть обновление отношений, сохраняемых в модуле 26. Так, если выявляются новые, более совершенные возможности резонатора, работу системы зажигания можно оптимизировать после ее поставки с завода. Кроме того, интерфейс 23 программирования позволяет программировать модуль 26 на основании значений электрических параметров (например, резонансной частоты) резонатора 5, измеренных на заводе. На резонатор 5 может быть нанесен штрих-код для кодирования значений определенных электрических параметров, и этот штрих-код считывают для записи этих значений в модуль 26 во время соединения резонатора с устройством 2. Таким образом, заводские дисперсии резонаторов 5 не будут влиять на точность генерируемой командной частоты.

Для применения с целью обеспечения зажигания двигателя внутреннего сгорания система зажигания обычно содержит серийный резонатор 5, частота которого превышает 1 МГц, средства подачи напряжения, превышающего 200 вольт, между контактами электродов, и устройство управления, выполненное с возможностью генерирования командного сигнала, имеющего частоту, соответствующую резонансной частоте резонатора.

Настоящее изобретение касается питания резонатора напряжением, превышающим 200 В, с частотой, превышающей 1 МГц, и, в частности, питания резонаторов, используемых в системах управляемого зажигания. Устройство (2) управления питанием системы радиочастотного зажигания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) содержит интерфейс (21) приема сигналов измерения рабочих параметров ДВС, интерфейс (24) выхода командного сигнала, модуль запоминающего устройства (26) (ЗУ), модуль (25) определения частоты генерируемого командного сигнала и модуль (27) выдачи командного сигнала. Модуль ЗУ (26) сохраняет в памяти отношения между сигналами измерения и частотой генерируемого командного сигнала. Модуль (25) генерирует командный сигнал в зависимости от сигналов измерения, получаемых на интерфейсе приема, и отношений, сохраненных в модуле ЗУ (26). Модуль (27) выдает командный сигнал на определенной частоте на интерфейс выхода. Устройство управления также может содержать интерфейс (22) приема сигналов измерения рабочих параметров системы питания, интерфейс (23) программирования ЗУ. Модуль ЗУ (26) запоминает отношения в виде многомерной таблицы, в которой входными данными являются сигналы измерения или в виде функции, связывающей единую частоту командного сигнала с заранее определенными сигналами измерения. Система питания системы радиочастотного зажигания содержит устройство управления питанием (2) и цепь питания. Цепь питания содержит выключатель (4). Выключатель (4) управляется командным сигналом устройства (2) управления. Выключатель подает промежуточное напряжение на выход цепи питания по частоте, определенной командным сигналом. Система зажигания содержит систему питания и резонатор (5). Резонансная частота резонатора (5) превышает 1 МГц. Резонатор соединен с выходом цепи питания. Технический результат заключается в получении гарантированного коэффициента усиления резонатора, обеспечивающего возможность генерирования плазмы. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство (2) управления питанием системы радиочастотного зажигания двигателя внутреннего сгорания, отличающееся тем, что содержит:
интерфейс (21) приема сигналов измерения рабочих параметров двигателя внутреннего сгорания;
интерфейс (24) выхода командного сигнала;
модуль запоминающего устройства (26), предназначенный для сохранения в памяти отношения между сигналами измерения и частотой генерируемого командного сигнала;
модуль (25), предназначенный для определения частоты генерируемого командного сигнала в зависимости от сигналов измерения, получаемых на интерфейсе приема, и отношений, сохраненных в модуле ЗУ;
модуль (27), предназначенный для выдачи командного сигнала на определенной частоте на интерфейс выхода.

2. Устройство (2) управления по п.1, в котором интерфейс (22) приема предназначен также для приема сигналов измерения рабочих параметров системы питания.

3. Устройство (2) по п.1, содержащее интерфейс (23) программирования, соединенный с модулем ЗУ (26) и предназначенный для приема значений электрических параметров резонатора, предназначенного для соединения с выходным интерфейсом, при этом значения электрических параметров, сохраненных в модуле ЗУ, участвуют в указанных сохраняемых отношениях.

4. Устройство (2) управления по п.3, в котором значения сохраненных электрических параметров получают в результате измерений, произведенных на резонаторе (5), предназначенном для соединения с выходным интерфейсом (24).

5. Устройство управления по п.1, в котором сигналы измерения выбирают из группы, в которую входят температура масла в двигателе, температура охлаждающей жидкости в двигателе, крутящий момент двигателя, режим двигателя, угол зажигания, температура воздуха на впуске, давление на уровне коллектора, атмосферное давление или давление в камере сгорания.

6. Устройство управления по п.1, в котором модуль ЗУ (26) запоминает отношения в виде многомерной таблицы, в которой входными данными являются сигналы измерения.

7. Устройство управления по п.1, в котором модуль ЗУ (26) запоминает отношения я виде функции, связывающей единую частоту командного сигнала с заранее определенными сигналами измерения.

8. Система питания системы радиочастотного зажигания, содержащая:
устройство (2) управления по п.1;
цепь питания, содержащую выключатель (4), управляемый командным сигналом устройства (2) управления, при этом выключатель подает промежуточное напряжение на выход цепи питания по частоте, определенной командным сигналом.

9. Система зажигания, содержащая:
систему питания по п.8;
резонатор (5) с резонансной частотой, превышающей 1 МГц, соединенный с выходом цепи питания и содержащий два электрода (7, 8), при этом резонатор выполнен с возможностью генерирования плазмы между двумя электродами, когда на выход цепи питания подается напряжение высокого уровня.